盾构机出洞施工方案.

1、上海地铁上海地铁 2 号线西延伸工程号线西延伸工程虹桥临空园区站至北新泾站区间隧道虹桥临空园区站至北新泾站区间隧道盾构机始发施工方案盾构机始发施工方案编制：孙野飞审核：张 杰批准：陈友建中铁十九局集团上海地铁 2 号线西延伸线工程项目部二 OO 四年七月二十日目目 录录1、工程概况、工程概况.12、地质状况、地质状况.13、施工准备、施工准备.23.1 地面施工准备.23.2 井下准备工作.23.2.1 盾构发射托架及反力架安装.23.2.2 盾构设备的安装和调试验收.33.2.3 洞口始发导轨的安装.64、盾构出洞施工、盾构出洞施工.64.1 后盾支撑的安装.64.2 洞门混凝土的凿除.64

2、.2.1 脚手架的搭设.64.2.2 洞门混凝土的凿除.74.3 洞门密封装置的安装.84.4 盾构出洞.94.5 出洞口处理.105、盾构出洞测量、盾构出洞测量.105.1 盾构上标志的测量.105.2 观测台精度.105.3 盾构报表的测量.106、盾构始发应急处理措施和注意事项、盾构始发应急处理措施和注意事项.117、盾构出洞监测措施、盾构出洞监测措施.128、质量保证措施、质量保证措施.128.1 质量标准及依据.128.2 具体标准.138.3 施工过程质量控制.138.4 管片拼装质量控制.149、安全与文明施、安全与文明施工工措施措施.1511、工程概况、工程概况虹桥临空园区站北

3、新泾站区间隧道工程是上海市轨道交通 2 号线西延伸工程的一个组成部分，起始于虹桥临空园区站东端头井，止于北新泾站西端头井，起止里程为 K3735.511K4+849.356，全长 1113.845m。本工程施工采用一台日本小松公司制造的土压平衡盾构机，在虹桥临空园区站东端头井下井，沿上行线往东推进至北新泾站，在北新泾站西端头井调头后，沿下行线往西推进之虹桥临空园区站。2、地质状况、地质状况本区间隧道覆土厚度约为 6.6m14.9m 不等，由勘探资料可知，本工程盾构主要在1层淤泥质粉质粘土、层淤泥质粘土、1-1层粘土中穿越。灰色淤泥质粉质粘土属滨海浅海相沉积，流塑欠均匀，局部夹较多薄层粉砂，层理

4、紊乱、高压缩性土；灰色淤泥质粘土属滨海浅海相沉积，流塑、均匀夹少量极薄层粉性土层底见贝壳碎层，高压塑性土；灰色粘土属滨海、沼泽相沉积，流塑、尚均匀，夹极薄层粉土，含极少量半腐植物根茎及泥钙质结核高压缩性土。隧道所穿越的主要土层的地基土的物理力学性质见下表。主要土层的地基土的物理力学性质表主要土层的地基土的物理力学性质表含水量重度孔隙比液限塑限直剪快剪无侧限抗压强度土层序号土层名称w00e0w1wpcQu1淤泥质粉质粘土41.517.61.1338.321.236.8淤泥质粘土46.217.01.4444.022.717.06.71-1粘土43.517.41.1343.822.719.07.56

5、4.023、施工准备、施工准备3.1 地面施工准备根据业主所提供的现场允许使用范围，结合实际需要，进行现场平面施工布置（详见施工现场平面布置图） 。（1）在盾构推进施工前，按常规进行施工用电、用水、通风、排水、照明等设施的安装工作。（2）施工必须材料、设备、机具备齐，以满足本阶段的施工需求，管片及管片连接件等准备要有足够的余量。（3）井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。（4）对隧道沿线的建筑物、以及盾构将要穿越的需保护的管线布置沉降监测点，在施工前对轴线沿线建筑物作详细踏勘，掌握其原始情况。3.2 井下准备工作3.2.1 盾构发射托架及反力架安装盾构机托架为钢结构预制成榀，盾构基座位置按

6、洞口实际中心位置和设计轴线准确放样，将预制好的盾构托架和反力架吊入工作井内，按照测量放样的基线，先将盾构托架焊接在预埋件上，但考虑到盾构出洞轴线为+2直线和加固区的盾构资态控制，确保盾构推进运动轨迹符合施工要求，故盾构托架按0安放，以确保出洞段施工轴线；基座焊接好后，需进行加固支撑，确保其强度和刚度；盾构调试与检修时，进行反力架的安装。安装反力架时，在负一层楼板上用型钢搭设三角支架，利用搭设的三角支架结合手拉倒链作为提升支架，进行反力架准确定位。安装时要精确定位，定位精度要控制在5mm 之内。在完成反力架的定位之后，反力架与车站结构连接部位的间隙3一定要用钢板垫实，以保证车站结构与反力架脚板有

7、足够的抗压强度。3.2.2 盾构设备的安装和调试验收 盾构机本身自重约 260T，分解为 5 块，最大块重约 80T。综合考虑吊车的起吊能力和工作半径，安排 1 台 200T 和 1 台 100T 汽车吊进行吊装任务。3.2.2.1 准备工作（1）测量控制点从地面引到井下底板上。（2）在盾构始发井下安装钢制托架；在始发井后的 70m 车站内铺设盾构机台车行走钢轨，并将钢轨延伸至托架上。（3）准备好 10T 气动葫芦、手动葫芦若干、两台 100T 液压千斤顶及泵站、电焊机、气割等盾构安装辅助工具。（4）地面吊车将盾体各部分倒运到位。（5）100T 和 200T 吊车在始发井端头就位。3.2.2.

8、2 安装盾构机后续台车（1）将盾构机第五节后配套台车吊入始发井，放置在始发托架的钢轨上，拖入虹桥临空园区站内，再按同样的程序将第四节台车拖入虹桥临空园区站内。（2）依次吊入第三节、第二节、第一节台车与连接桥，相互联接，将连接桥前端用 H 钢制作的临时支撑撑住。（3）拆除始发托架上铺设的台车行走钢轨，校准始发托架位置。3.2.2.3 吊装盾构机盾体（1）利用 200T 和 100T 吊车将中盾体翻身，由 200T 吊车将中盾体吊入盾构井，放置在始发托架上。4（2）利用 200T 和 100T 吊车将前盾体翻身，由 200T 吊车将前盾体吊入盾构井，放置在始发托架上，利用液压千斤顶前移中盾，与前盾

9、连接并安装。（3）利用 200T 吊车将刀盘吊入盾构井内。在吊车配合下，前移前盾与刀盘连接并安装。（4）前移盾体及刀盘，将刀盘顶入内衬墙。（5）吊入管片拼装机导轨，与中盾连接。（6）吊入管片拼装机，依次套入拼装机导轨上，并拆除导轨下方 V 形梁。（7）吊盾尾下井，摆放在始发托架上。（8）推出螺旋输送器，利用吊车与气动葫芦、手动葫芦配合，将螺旋输送机插入前盾内；安装拼装机 V 形梁。（9）利用液压千斤顶后移盾体，与盾尾连接。（10）安装盾构机发射反力架，后移盾构机与反力架贴近，依次安装负环管片，将盾构机前移。刀盘至内衬墙 1.5m 时，盾构机停止移动，洞门混凝土凿除后开始移动盾构机贴近土体。3.

10、2.2.4 联接（1）联接盾体各部分之间的连接管线。（2）联接后配套台车、连接桥之间的连接管线。 （3）盾体与后配套设备之间用管线连接，由专业技术人员进行盾构机始发前的调试验收。3.2.2.5 负环管片及反力架的的拼装5在安装反力架和始发托架时，要保证负环管片的高程和圆心与盾构机盾壳的中心偏差小于5mm，同时要保证 XF 块位置精确处于 12 点位置。工作井内沿隧道方向长 13.1m，安装 9 环负环管片（管片宽 1.2m） ，考虑到电瓶车长度及吊运土箱、管片的需要，其中设开口环 6 环、闭口环 3 环。开口环上部安装“”形型钢结构和 4 根 580 钢管，用于闭口环的支撑，保证混凝土管片受力

11、均匀、环面平整。第一环闭口环管片的拼装质量是控制管片拼装质量的第一步。第一环负环管片拼装完之后，用 45 组油缸完成管片的后移，管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程差小于10mm。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷和负环管片在拼装好以后顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木或型钢，以使管片在盾壳内的位置得到保证。在管片后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木或型钢上滑落。第一、二环负环管片后推时，推进操作人员必须与管片观察人员密切配合，避免将管片与盾尾撞击，下部油缸前推，顶部油缸随时跟进，推至行程末端时，用两只 3t 吊链通过上部管片螺栓孔挂住，保持管片位置

12、，再由上至下逐步松开推进油缸逐块安装管片，安装完第二环管片后，第二环管片推至与第一环管片连接后，将第一、二环管片一起后推，当管片露出盾尾时，及时加填木楔，防止管片下坠，直至与反力架连接。然后安装第三环管片。安装这三环管片时，所有顶于管片上，油缸压力限制在 20bar。管片固定时，必须保证防止盾构机前移块已与盾构机密贴。所有负环管片安装不用安装软6木衬垫与止水条，只要安装时保证管片安装的成圆度即可。软木衬垫与止水条自零环管片开始安装，负，环管片与始发台之间及时用方木斜楔紧。3.2.3 洞口始发导轨的安装在洞门混凝土破除完毕后，始发托架端部距离洞口土体 2.9 米，为保证盾构机在始发时不致于因刀盘

13、悬空而产生盾构机“低头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨，以防止盾构机在始发时不产生前倾现象。在安设始发导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构机在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。4、盾构出洞施工、盾构出洞施工4.1 后盾支撑的安装为确保拼装管片环面的平整，在第块闭口环前设置设置一“”支撑。第一环闭口负环管片脱出盾尾后，立即进行后盾“”支撑和 580 钢管的安装，盾构推进上部千斤顶顶力通过第一环闭口负环管片、 “”支撑和 4 根580 钢管作轴向力传递（见后盾支撑布置图） 。这样，盾构出洞推进时千斤顶的区域及油压可有较大的选择范围，便于盾构出洞施工时轴线的控制。后盾支

14、撑设置完成后，在盾构推进时，应注意观察后座的变形，防止位移量过大而造成破坏。在后靠设置变形观测点，开始时每推进半环测量一次，待后靠变形较稳定时每环测量一次，直至后靠稳定后方可停止观测。4.2 洞门混凝土的凿除4.2.1 脚手架的搭设盾构工作井围护结构为地下连续墙，出洞前需凿除洞圈内的钢筋混凝土。施工前，在洞圈内搭设钢管脚手架（详见洞口内脚手架布置图） 。7凿除洞门混凝土之前，对洞门加固土体进行钻芯取样，检测土体的加固强度是否达到设计要求（28 天后强度不小于 0.8Mpa） ，如果未达到强度要求，则采取补加固措施。然后在洞圈内上下、左右、中心凿五个观测孔，用来观察外部土体情况。10007700

15、1000观测孔脚手架12003001500盾构脚手架洞口内脚手架布置图洞口内脚手架布置图4.2.2 洞门混凝土的凿除洞门混凝土分 9 块凿除（详见洞门混凝土分块凿除示意图） ，施工顺序为：先上后下、先内后外。凿除混凝土时，先暴露出内排钢筋，割去内排钢筋，按照分块顺序凿除洞圈内地下连续墙混凝土，凿至外排钢筋并保留外排钢筋，落在洞圈底部的混凝土碎块应清理干净，然后按照先上后下的顺序逐块割除外排钢筋，并将混凝土块吊出端头井，清理剩余残渣。洞口凿除必须连续施工，及时清除洞口内杂物、混凝土碎块，尽量缩短作业时间，以减少正面土体的流失量。在整个作业过程中，由专职安全员进行全过程监督，确保洞口土体稳定和洞门

16、附近作业人员的安全。同时安排专8人对洞门上的防水密封装置做跟踪检查，对洞口土体稳定性进行监测，并注意洞门渗水情况。671498532洞门混凝土分块凿除示意图洞门混凝土分块凿除示意图4.3 洞门密封装置的安装由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定的间隙，为了防止盾构出洞时及施工期间土体从该间隙中流失，在洞圈周围安装由帘布橡胶板、圆环板、固定板、翻板等组成的洞口防水密封装置。详见防水标准图200204FS06。对洞口上的密封装置采取必要的保护措施：盾构向洞口靠拢之前，清理始发洞口的碴土，用丝锥清理预埋螺栓孔内的杂物，在刀盘贴近洞口之前将洞口帘布橡胶板密封安装完毕。在密封安设完毕后，在洞口顶部合适的位

17、置，9预留一个或多个排气孔，以减少在始发时因注浆、充气、地下水的流出等情况洞口帘布橡胶板的压力。为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和洞口密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力，盾构机刀盘通过时由专人保护，防止盾构机刀头损坏橡胶板。4.4 盾构出洞洞门混凝土凿除并清理干净后，将盾构机刀盘贴近土体，通过螺旋机反转的方式向盾构土仓填充流塑性粘土，建立初步的土舱压力达 1kg/cm2。盾构出洞后，正面土体为加固区，土质较硬，为控制推进轴线的保护刀盘，必须耐心磨削旋喷桩和水泥土搅拌桩，使加固区土体得到充分切削，为控制好刀盘油压和转速，在推进时按地质条件在盾构正面加入水或泥，以减小刀盘扭矩和改良正面的土体

18、，此时推进速度不宜过快，宜在 3mm/min 范围内。盾构穿越加固区平衡压力设定值应略低于理论值，盾构坡度可略大于设计坡度。当盾构出加固区时，为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突然变化，平衡压力设定值应略高于理论值。此时推进施工地面变形监测频率须加密，根据地面变形量等信息反馈对平衡压力设定值，推进速度等施工参数作及时调整，以控制盾构切口处地面变形量在+35mm 为宜。盾构机尾部全部进入洞口前，开始注入盾尾密封油脂，在推进过程中，盾尾钢刷必需充满盾尾油脂。盾构隧道初始 100m 为试推进，确保盾构正常运行。争取在较短时间内掌握盾构机械设备的性能，熟悉盾构操作要领，控制好盾构推进轴线和地面变形量

19、。10此阶段施工重点要求做好以下的几项工作：（1）最短的时间熟悉盾构机的操作方法，掌握机械性能。盾构设备的不足之处提出要求整改。（2）了解和认识隧道所穿越的土层的性能，掌握这种土层中的土压平衡式盾构的控制方法。（3）通过本段施工，加强对地面变形情况的监测资料分析，掌握盾构推进参数及同步注浆量。4.5 出洞口处理在出洞推进过程中，出洞口处第一环和第二环须压注水硬性浆液，其目的在于压密固结洞口土体，杜绝洞口漏泥漏水，同时也为拆除负环，进行洞门混凝土保护圈施工时提供安全保证。在始发掘进，严格控制盾构机的各组油缸压力不大于 70bar，盾构机总推力小于 500T，刀盘扭矩小于 90bar。5、盾构出洞

20、测量、盾构出洞测量盾构出洞段测量可控制盾构，使盾构形成良好的姿态，并确保隧道推进轴线符合要求。5.1 盾构上标志的测量先求出盾构的轴线，并把它固定在盾构上，前标后标应有足够的长度，前标距切口越短越好。并用盾壳求出前标和后标至盾构中心的半径。为确保整个施工期间不被破坏，设置保护记号。此项工作有原始记录和校核记录，以免盾构标志数据中存在系统误差。5.2 观测台精度一般导线点的末端即为盾构观测点。为了确保盾构测量的精度，需定期11复测来确保终点导线的点位精度。5.3 盾构报表的测量应用井下导线成果计算出盾构的标志，前标和后标的坐标（并进行转角改正） ，再算出切口的盾尾的坐标与设计坐标进行比较后计算出

21、切口和盾尾的片面偏差值。测出前标中心的天顶角计算出前标高程，再以盾构纵坡计算出切口、盾尾的高程，经与设计高程比较后，计算出切口和盾尾的高程偏高。6、盾构始发应急处理措施和注意事项、盾构始发应急处理措施和注意事项（1）盾构机始发时负环管片周围没有约束，在管片四周加上各种支撑，保证盾构机向前推进时负环管片不会失稳。在盾构机往前推进时，管片露出盾尾时，立即用木楔将管片与始发托架两侧的三角之间的缝隙填密实。（2）始发前基座定位时，盾构中心坡度与隧道设计轴线坡度保持一致，考虑隧道后期沉降因素，盾构中线可比设计轴线抬高 1020mm。同时对基座加支撑防止基座移动。（3）防止盾构机旋转、上飘。由于盾构机与始

22、发托架之间摩擦力小，盾构机在始发台掘进时易旋转，应加强盾构姿态测量，如发现盾构有较大转角可以采用大刀盘正、反转的措施进行调整，同时推进速度要慢。（4）盾构机往前推进时，在始发托架两侧必须设专人进行观测与查看，当发现有异常情况时，立即通知主控室停止推进，待故障排除后再往前推进。（5）在盾构机开始往前推进时，由于盾构机刀盘前方没有反力，为防止负环管片不致因盾构机前移而离开安设在盾壳内的方木，在每一环管片推进完成之后，在始发台两侧各安设一个挡块，抵住盾构机刀盘，防止盾构机盲12目向前滑移。（6）在安装前三环负环管片时，由于后配套轨道的干扰和盾构机与车站结构和车站底板（轨道顶部高程）有一定的高差，需要

23、先利用槽钢进行过渡，待安装完 3 环管片后，再将管片输送平台放入盾尾，用来正常安装管片。（7）在始发过程中，要及时的调整洞口扇形压板的位置，确保扇形压板与洞口帘布橡胶板紧密密贴。在洞口开始注浆时，要在盾构机两侧派人严密监测洞口密封是否有异常情况，是否需要封堵或者采取其他加固措施。（8）始发期间掘进的操作员必须高度注意，确认盾构机已一切调试完毕正常后开始操作掘进。7、盾构出洞监测措施、盾构出洞监测措施在出洞处需进行特殊沉降监测（具体见沉降监测方案） 。（1）加密测点盾构在上行线出洞处，推进轴线左右 10m 范围内加密不设沉降监测点。横向布点为推进轴线中心处 1 点，左右个 3 点，点距为 25m

24、；纵向间距为3m。（2）增加监测频率施工前所得的初始数据为三次观测平均值，以保证原始数据的准确性。在盾构出洞期间每隔四小时进行跟踪监测。待盾构出洞后，沉降趋于稳定时，逐渐减少监测次数，并恢复正常监测，待地面沉降稳定后方可停止监测。（3）动态信息传递每一次测量成果都及时汇总给施工技术部门，以便于施工技术人员及时了解施工现状和相应区域地面变形情况，确定新的施工参数和注浆量等信息13和指令，并传递给盾构推进面，使推进施工面及时作相应调整，最后通过监测确定效果，从而反复循环、验证、完善，确保工作井安全和隧道施工质量。8、质量保证措施、质量保证措施8.1 质量标准及依据（1） 上海市轨道交通 2 号线西

25、延伸工程区间盾构隧道工程质量验收规定（试行） 及市政工程质量保证资料 95 表式汇编；（2） 地下铁路、轻轨交通工程测量规范GBS03081999；（3） 盾构法隧道工程施工及验收规范 DGJ2331996；（4） 地下铁道工程施工及验收规范GB5029919998.2 具体标准（1）施工过程中隧道实际轴线与设计轴线允许偏差（上、下、左、右）50mm。（2）盾构推进施工过程中，坡度不能突变，隧道轴线的折角变化不能超过 0.4。（3）隧道的管片拼装，有三块标准块、二块邻接块和一块封顶块组合成圆，因此拼装精度必须符合设计要求。（4）地面变形10mm 至30mm。出洞区段应根据实际情况予以严格控制。

26、（5）区间隧道漏水量应不超过 0.1 升平方米天。衬砌接头不允许漏泥沙和滴漏，隧道下部在嵌缝作业后，不允许有渗水。8.3 施工过程质量控制（1）现场技术员填写施工任务单，对每班进行安全、施工质量交底。14（2）由料管员做好管片、螺栓、橡胶止水带、衬垫的进场验收记录。看管片的外观尺寸、型号是否符合要求，外观质量如何，表面要求光洁、平整、无蜂窝、塌落、露筋、空鼓、缺角、掉边及裂缝现象；看螺栓、橡胶止水带、衬垫的质量尺寸是否符合标准。（3）由井下拼装工做好管片表面处理、管片水平垂直运输、控制成环管片质量的记录。要求管片型号、管片外观质量以及橡胶止水带、衬垫的布置、质量符合要求。（4）由拌浆工、施工员

27、负责对拌浆的控制比严格把关。（5）由压浆工控制好注浆时注浆压力及压浆量。（6）由盾构司机负责做好盾构推进记录。对一些推进参数，如推进速度、设定土压力、出土量、刀盘扭距等做好记录。（7）由测量工做好隧道轴线测量记录汇总。（8）由班长做好当班施工记录，对于安全、施工质量等工作情况及时反映。8.4 管片拼装质量控制（1）在管片拼装过程中要严格把握好衬砌环面的平整度、环面的超前量以及椭圆度的控制。（2）严格控制管片成环后的环、纵向间隙。（3）管片在做防水处理之前必须对管片进行环面、端面的清理，然后再进行防水橡胶条的粘贴。（4）在拼装过程中要清除盾尾处拼装部位的垃圾和杂物，同时必须注意管片定位的正确性，

28、尤其是第一块管片的定位会影响整环管片成环后的质量15及与盾构的相应位置良好度。（5）根据高程和平面的测量报表和管片间隙，调整管片拼装的姿态。（6）拼装结束后，伸出千斤顶并控制到所需的顶力，再进行下一管片的拼装，这样逐块进行完成一环的拼装。（7）拼装后及时调整千斤顶的顶力，防止盾构姿态发生突变。（8）严格控制环面平整度：必须自负环做起，且逐环检查，相邻块管片的踏步应小于 4mm，每块管片不能凸出相邻管片的环面，以免接缝处管片碎裂。（9）环面超前量控制：施工中经常测量管片圆环环面与隧道设计轴线的垂直度，当管片超前量超过控制量时，应用软木楔子加以纠正从而保证管片环面与隧道设计轴线的垂直度。（10）相邻环高差控制：相邻环的高差量的大小直接影响到建成隧道轴线的质量及隧道有效断面，因此必须严格控制环高差不超出允许范围内。